Solubility of selected elements in kotulskite (PdTe): an experimental approach

Abstract

Cílem této diplomové práce je studium rozpustnosti vybraných prvků (As, Bi, Cu, Pb, Sb a Sn) v syntetickém analogu minerálu kotulskitu (PdTe) při teplotě 400 řC, analyzovat vliv této substituce na mřížkové parametry a porovnat tyto výsledky s přírodními pevnými roztoky kotulskitu. Pro syntézu vybraných členů pevných roztoků byla použita metoda zatavených křemenných ampulí. Pozornost byla věnována pevným roztokům PdTe-PdX (kde X = Bi, Sb a Sn; obsahy navyšovány s krokem 5-10 at. %). Další experimenty byly zaměřeny na studium rozpustnosti As a Cu (obsahy As, Cu v kroku od 5-10 at. %). Experimentální výsledky ukázaly následující rozsahy rozpustnosti pevných roztoků kotulskitu (400 řC): 3,04 at. % (1,94 hm. %) As; 41,38 at. % (57,17 hm. %) Bi - gap v pevném roztoku; 5,61 at. % (3,06 % hm. %) Cu; 30,93 at. % (45,54 hm. %) Pb a 21,57 at. % (22,25 hm. %) Sn. V rámci této práce byl při 400 řC potvrzen téměř kompletní pevný roztok mezi kotulskitem a sudburyitem (PdSb). Vstup As (do 0,05 apfu) do struktury kotulskitu vede k poklesu objemu základní buňky. Oproti tomu, inkorporace Bi vede ke zvýšení objemu základní buňky. Bylo také zjištěno, že objem základní buňky se snižuje se zvyšujícím se obsahem Cu (až do 0,09 apfu). V pseudobinárních systémech PdTe-PdBi a PdTe-PdTe byly pozorovány při 400řC nehomogenity...

The aim of this diploma thesis is a comprehensive determination of the solubilities of selected elements (As, Bi, Cu, Pb, Sb and Sn) in the synthetic analogue of the mineral kotulskite (PdTe) at 400 řC, to analyse the influence of these elemental substitutions on the structural parameters and to compare these findings with natural kotulskite solid solutions. For the purpose of this study, the silica glass tube method was used for the synthesis. Synthetic analogues were synthesised with the compositional step of incorporating ternary elements from 5 to 10 at. % (PdTe-PdX, X = As, Bi, Cu, Pb, Sb and Sn), up to the potential end members of the solid solutions. For selected elements (As, Bi, Cu and Sb), further experiments (Pd50-XTe50, where X = 10, 20) were also prepared. The experimental results showed the following solubility ranges of solid solutions (at 400 řC): 3.04 at. % (1.94 wt. %) As, 41.38 at. % (57.17 wt. %) Bi - gap in solid solution, 5.61 at. % (3.06 wt. %) Cu, 30.93 at. % (45.54 wt. %) Pb and 21.57 at. % (22.25 wt. %) Sn. Almost complete solid solution between kotulskite and sudburyite (PdSb) was confirmed. Incorporation of As (up to 0.05 apfu) into kotulskite structure leads to a decrease in unit-cell volume and unit-cell volume also decreases with increased Cu content (up to 0.09...